周长的计算公式
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椭圆的周长是多少?我们知道一个圆的周长和它的直径成正比,这个比例是PI,所以如果你知道一个圆的直径,你可以很容易地求出一个圆的周长。
然而,椭圆的周长很难计算,因为椭圆的周长不能用初等函数表示。
然而,有一些近似的初等公式可以较精确地计算椭圆的周长。
圆的特点是圆上任何一点到圆心的距离是固定的,这个距离称为半径。
但椭圆不像圆那样有一个恒定的半径,而是定义了两个参数:长轴和短轴。
穿过椭圆两个焦点的长轴是椭圆上最长的弦,从中心到终点的线段称为半长轴(用字母a表示)。
短轴与长轴垂直平分,从中心到端点的线段称为半短轴(用字母b表示)。
对于偏心率(用字母e表示)不是特别高的椭圆,即形状不是特别高的椭圆,可以通过求椭圆的平均半径来计算其周长。
只要求出椭圆的平均半径,我们就可以近似地求出椭圆的周长,就像求圆的周长一样:C=2r。
由于椭圆的平均半径为:r=[(a^2+b^2)/2],则椭圆的近似周长为:如果半长轴不大于半短轴(a /b3)的3倍,则用这种近似方法计算出的椭圆周长误差小于5%。
印度数学家Ramanujan提出了两个较好的椭圆周长近似初等公式:式(3)的计算精度较高,可以用22/7代替圆周率,误差小于0.05%。
此外,椭圆周长的精确公式可以用无穷级数表示:因为它是无穷级数,我们不能计算出它的精确值。我们只能通过计算足够多的项来提高计算的准确性。
综上所述,在计算椭圆周长时,根据所要求的精度选择相应的近似公式。
计算椭圆的周长是很麻烦的。有简单的近似公式和由无穷级数定义的复杂而精确的公式。
这两个公式都与pai有关,都是通过类比椭圆和圆推导出来的。
然而,伟大的印度数学家拉马努金提供了两个高度精确的近似公式来计算椭圆的周长,他发现22/7=3.142857.与实际pai值相比,近似结果更好。这是一个天才。让我们欣赏一下他计算椭圆周长的近似公式。
精确的公式需要用无穷级数来表示:但是这没有用,我们不能计算无穷级数的最终答案,我们只能近似解,除了这个公式,我们理论上可以近似我们想要的精度,这就足够了。
现在,让我们考虑一个椭圆,为什么计算圆的周长这么容易?事实上,一开始,圆周与直径之比似乎是一个常数,这完全是经验性的。然后人们大胆地认为这就是事实,剩下的就是如何求出这个常数,如何使它更精确。
但要用数学方法证明或推导出周长的公式需要微积分。
把这个方程写成参数方程,然后积分,当然,C=2 * r,幸运的是,最初的猜测是正确的。
当然,为了避免圆辐,在使用三角函数时必须将pai与圆解耦,否则就是圆辐。
实际上,由于圆是一种特殊的椭圆,即长、短轴相等的椭圆,所以可以把这个条件带入上述计算椭圆周长的精确公式中,同样可以推导出计算圆周长的公式。
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